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煤炭作為一種化石燃料，被譽為“黑色黃金”，是人類應用最早的礦石能源之一。根據(jù)有機生成論，煤炭是由古植物在高溫、高壓等特殊條件下形成的。  在美國東部的阿巴拉契亞高地，有一座世界上產(chǎn)量最大的煤田——阿巴拉契亞煤田。這里的煤層厚度達到900米，整個煤田長1200～1250公里，寬50～300公里，含煤面積約18萬平方公里。 但這里有一個問題，如果煤炭真是由植物變成的，那厚達900米的煤層，又該如何解釋呢？那得死多少植物才能形成這么厚的煤層呢？  根據(jù)地質(zhì)學家的觀點，煤炭的形成，是一場漫長的“生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工程”，其核心是遠古植物經(jīng)過層層地質(zhì)作用，逐漸變?yōu)楹谏剂系倪^程。 在3億多年前的石炭紀到二疊紀，地球大陸上遍布著巨型沼澤森林。這里生長著高達30米的鱗木、封印木，還有茂密的蕨類植物。 這些植物死亡之后，落入沼澤的淺水中。沼澤的特殊之處就在于，它的水層能夠隔絕氧氣，讓分解植物的微生物“力不從心”。  通常情況下，植物死后會被微生物徹底分解成二氧化碳和水，但在沼澤里，這個過程被打斷了。微生物只能分解掉植物中的一部分易腐成分，剩下的木質(zhì)素、纖維素等堅硬結(jié)構(gòu)，就像被“保鮮”了一樣，一層層堆積起來。 幾百年、幾千年過去，這些半分解的植物殘體越堆越厚，就形成了海綿狀的泥炭。這是煤炭形成的第一步，我們把它叫做“泥炭化階段”。  不過，泥炭還不是最終的煤。泥炭要變成煤，還得靠地球的“重壓”和“烘焙”。隨著地殼運動，沼澤可能逐漸沉降，泥炭層被泥沙、巖石等沉積物覆蓋。 隨著時間的推移，一層又一層的沉積物壓在上面，就像給泥炭蓋上了厚厚的“被子”。壓力越來越大，泥炭里的水分和一些容易揮發(fā)的成分被擠壓出去，密度慢慢變大，碳的含量也逐漸升高。 在這個階段，泥炭會變成褐煤，這是一種顏色偏棕褐、質(zhì)地較軟的煤，這是煤化過程的起點。  如果地質(zhì)運動繼續(xù)下去，沉積物越堆越厚，地下的溫度也會隨著深度的增加而升高。在溫度和壓力的持續(xù)作用下，褐煤里的雜質(zhì)會進一步被排出，碳含量繼續(xù)提升。 當溫度達到100℃左右，褐煤就會變成煙煤。這是我們最常見的煤種，燃燒時會產(chǎn)生大量的煙霧，碳含量能達到70%~90%。 如果地下的溫度和壓力繼續(xù)升高，比如超過200℃，煙煤就會繼續(xù)“精煉”，最后變成無煙煤。這種煤幾乎不含水分和揮發(fā)物，碳含量超過90%，燃燒時火苗小、煙少，但火力卻更集中，屬于煤中極品。  這就是煤炭的形成過程，雖然聽起來簡單，但這是一場極為漫長的地質(zhì)過程，動輒需要數(shù)百萬甚至數(shù)千萬年的時間。 回到開頭的問題，如果要形成厚達900米的煤層，那就不僅僅需要漫長的時間了，更是需要特殊的天時和地利！  科學家曾做過模擬實驗，泥炭在100℃、100兆帕的條件下持續(xù)100萬年，體積會縮減至原來的十分之一。這意味著形成1米厚的煤層，需要原始植物堆積物達到10米厚。 以此推算，900米厚的煤層對應的植物堆積物厚度，需要達到9000米，比8848.86米的世界第一高峰珠穆朗瑪峰還要高。  這種規(guī)模的植物堆積，以現(xiàn)代的自然環(huán)境是不可能重現(xiàn)的。石炭紀的特殊環(huán)境，為煤炭的形成提供了三個必要條件：高濃度的二氧化碳（當時大氣CO?含量是現(xiàn)代的6倍）促進植物瘋狂生長，頻繁的地殼運動形成沉降盆地，以及缺乏分解木質(zhì)素的微生物。 當這些條件在二疊紀末期因火山活動和氣候變化消失后，地球上大規(guī)模的成煤期便宣告結(jié)束了。  所以，厚達900米的煤層是特殊的地質(zhì)歷史時期的產(chǎn)物，它只在石炭紀到二疊紀才會形成，這一過程不可重復，所以我們才說煤炭是不可再生能源。 |
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